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特許6588644核磁気共鳴プローブの多重共鳴回路の誘導結合および使用方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6588644

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】核磁気共鳴プローブの多重共鳴回路の誘導結合および使用方法

(51)【国際特許分類】

G01N 24/00 20060101AFI20191001BHJP

【ＦＩ】

G01N24/00 570A

G01N24/00 580F

【請求項の数】17

【全頁数】44

(21)【出願番号】特願2018-526823(P2018-526823)

(86)(22)【出願日】2017年3月14日

(65)【公表番号】特表2019-508666(P2019-508666A)

(43)【公表日】2019年3月28日

(86)【国際出願番号】JP2017010178

(87)【国際公開番号】WO2017159676

(87)【国際公開日】20170921

【審査請求日】2018年9月13日

(31)【優先権主張番号】62/307,570

(32)【優先日】2016年3月14日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109634

【弁理士】

【氏名又は名称】舛谷威志

(74)【代理人】

【識別番号】100129263

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾洋之

(72)【発明者】

【氏名】ゼンスアルバートピー．

【審査官】田中秀直

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５−５０３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８０４９６９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１２４８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１７１８８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９−０２５１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１−１６９７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−３０２４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ２４／００−２４／１４

Ｇ０１Ｒ３３／２８−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、
１つ以上の二次インダクタコイルを含み、前記１つ以上の二次インダクタコイルは前記一次インダクタコイルに電気接続され、該１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、該１つ以上の共鳴器は前記一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する１つ以上の二次回路と、
前記１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合され、前記少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する１つ以上の誘導結合ループと、を含むことを特徴とする核磁気共鳴プローブ。

【請求項2】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、前記１つ以上の共鳴器は並列するインダクタおよびコンデンサを含むことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項3】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに、並列するインダクタおよびコンデンサを備えた共鳴器を含み、該共鳴器は高周波ブロックとして働き、該高周波ブロックは前記一次共鳴モードと重ならないことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項4】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材と、１つ以上の共鳴器と、１つ以上の三次インダクタコイルを有する三次回路とを含むことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項5】

請求項４に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに、前記一次インダクタコイルおよび前記１つ以上の部材の１つ以上を支持する１つ以上の支持体を含むことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項6】

請求項４に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに上部絶縁体を含み、該上部絶縁体は前記一次インダクタコイルおよび前記１つ以上の部材の一方または両方を外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁することを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項7】

請求項６に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに下部絶縁体を含み、該下部絶縁体は前記一次回路および前記１つ以上の部材を前記１つ以上の二次回路から隔離することを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項8】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、前記距離は、下限約１０^−４ｍから上限約１０^−１ｍの間であることを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項9】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、下限約１０^−９ｍ^３から上限約１０^−１ｍ^３の間である第１の体積を有することを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項10】

請求項９に記載のＮＭＲプローブにおいて、第２の体積を有し、前記第１の体積に対する前記第２の体積の比は、下限約１０^１ないし上限約１０^２の間であることを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項11】

請求項１に記載のＮＭＲプローブにおいて、前記一次共鳴モードは、下限約３×１０^６Ｈｚから上限約３×１０^９Ｈｚまでの間であることを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項12】

一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、
前記一次インダクタコイルに電気接続された２つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、
前記２つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合する１つ以上の誘導結合ループ、および前記２つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つと結合され、前記一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを含むことを特徴とする核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブ。

【請求項13】

請求項１２に記載のＮＭＲプローブにおいて、前記１つ以上の共鳴器は並列するインダクタおよびコンデンサを含むことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項14】

請求項１２に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに、並列するインダクタおよびコンデンサを有する共鳴器を含み、該共鳴器は高周波ブロックとして働き、該高周波ブロックは前記一次共鳴モードに重ならないことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項15】

請求項１２に記載のＮＭＲプローブにおいて、該プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材と、１つ以上の共鳴器と、１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路とを含むことを特徴とするＮＭＲプローブ。

【請求項16】

（Ａ）一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、
前記一次インダクタコイルに電気接続された２つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、
前記２つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合する１つ以上の誘導結合ループ、および前記２つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つと結合され、前記一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを含むＮＭＲプローブを誘導結合する工程と、
（Ｂ）前記１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）を調整して、前記少なくとも２つのモードを１つ以上検出する工程と、を含むことを特徴とする核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号の結合モードを検出する方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法において、該方法はさらに、１つ以上の分路を用いて前記結合定数を調整する工程を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴において多重共鳴回路を使用する方法およびＮＭＲプローブ装置に関するものである。本発明では、結合コイルおよび共鳴器を原コイルまたはサンプルコイルに結合するのではなく、二次コイルに結合することにより、プローブ内の空間利用、原コイルのＲＦ均一性および回路の信号雑音比を向上させる。

【発明の背景】

【0002】

合成物の構造の解明には、合成生成物であれ、天然源からの抽出物であれ、概ね、いくつかの解析手法が必要となる。赤外線分光法、質量分析法および核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により、詳細な化学情報を得ることができる。ＮＭＲでは、構造情報に加え、分子間動力学および分子内動力学のいずれの情報も得ることができる。ＮＭＲの応用範囲は、巨大タンパク質の三次元構造の割出しから、組合せ合成によるごく少量の生成物の分析にまで及ぶ。また、ＮＭＲは非破壊分析法である。

【0003】

ＮＭＲプローブは、一般的に、第１の核種の照射および検出を行う内挿コイル、および１つ以上の他の核種の照射または検出の少なくとも一方を行う、内挿コイルと同軸でより大きい第２のコイルを有する。２つのコイルは、互いに対し90度の位置に配置することで、２つのコイル間の結合を最小限にできる。また、磁気結合を企図する場合を除き、プローブ回路内のすべてのインダクタ間の結合を最小限にして(k<約0.03)、これらの要素間のクロストークを低減または解消する必要があることを理解されたい。容量結合を利用して、^１Ｈ−^２Ｈ、^１３Ｃ−^１５Ｎおよび^１Ｈ−^１９Ｆの多重同調ＮＭＲプローブを形成することも可能である。近年、Ｚｅｎｓにより２０１５年４月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１４８，１３７号、「デュアルプローブを用いたＨＦＣ測定値のＮＭＲ分析」では、磁気結合を用いてこれらの多重共鳴回路を改善することも可能であることを示している。当該出願全体を参照により本願に取り込む。

【0004】

サンプル領域は次のうちのいくつかまたはすべてを含むことができる。すなわち、１）複数のサンプルコイル、２）磁気結合ループ、３）結合共鳴器、４）可変同調コンデンサ、５）パルス磁場勾配、６）ファラデー遮蔽、７）ループギャップ遮蔽およびプローブ作製の技術分野における当業者が認識し得るプローブの動作および機能に関するその他の部材を含む。

【発明の概要】

【0005】

ＮＭＲの技術分野において、従来技術によるプローブ装置では、サンプルを取り囲むすべての部材に対し下部絶縁体の上側に十分な空間を持たせることができないという問題がある。これの部材には、１）複数のサンプルコイル、２）磁気結合ループ、３）結合共鳴器、４）可変同調コンデンサ、５）パルス磁場勾配、６）ファラデー遮蔽、７）ループギャップ遮蔽およびプローブ設計の技術分野における当業者に周知のその他の部材が含まれる。磁気結合ループ、結合共鳴器、可変同調コンデンサ、パルス磁場勾配、ファラデー遮蔽およびループギャップ遮蔽はいずれも、プローブの動作に何らかの好ましからざる影響を及ぼす可能性がある。Ｂ_０の均一性はこれらの物体の感受性の影響を受ける可能性があり、サンプルコイルのＱ値が低下するおそれがある。サンプルコイルのＲＦの均一性は他の金属物体の存在、ならびにサンプルインダクタに結合する磁気結合ループまたは共鳴器の影響を受けるおそれがある。上述の遮蔽、結合ループ、可変コンデンサ、共鳴器、パルス磁場勾配などはすべて、わずかながらも、ＮＭＲ実験における信号雑音比を弱める可能性がある。このことから、ＮＭＲプローブのサンプル領域におけるいくつかの物体は、磁気共鳴（ＮＭＲ）検出装置を開発および改善するよう努力すべき要件であることは明白である。

【0006】

本発明の一実施例において、二次コイルへの誘導結合はサンプルコイルから離れた領域で実現でき、これにより、ＮＭＲプローブのサンプル領域における空間利用を改善しつつ、磁場（Ｂ_０）の均一性およびＲＦの均一性を向上させ、信号雑音比を増大できる。本発明の様々な実施例において、上記領域の外側に配置された結合コイルを、一次コイルではなく少なくとも１つの二次コイルに誘導結合することでサンプルインダクタに及ぶ不利な不均一性の影響を解消できる。これにより、ＮＭＲプローブの構成に関連する要素を配置して、磁場（Ｂ_０）の均一性、ＲＦの均一性および信号雑音比を高めるとともに、当該領域における空間利用の制約を減少できる。

【0007】

本発明の別の実施例において、二次コイルへの誘導結合は下部絶縁体の下側で実行可能である。これにより、ＮＭＲプローブの下部絶縁体の上側における空間利用を改善でき、さらに磁場（Ｂ_０）均一性およびＲＦ均一性を向上させ、信号雑音比を増大できる。本発明の様々な別の実施例において、下部絶縁体の下側に配され、一次コイルではなく少なくとも１つの二次コイルと誘導結合する部材を分離する。これによって、サンプルインダクタに及ぶ不利な不均一性の影響を解消でき、ＮＭＲプローブの構成に関連する要素を配置して、磁場（Ｂ_０）の均一性、ＲＦの均一性および信号雑音比を高めるとともに、当該領域における空間利用の制約を減少できる。

【0008】

本発明のさらに別の実施例において、サンプルコイルから離れた位置にある共鳴器を二次コイルの１つに結合させて、共鳴を２つのモードに分割し、ＮＭＲプローブのサンプル領域における空間利用を改善するとともに、磁場（Ｂ_０）の均一性、ＲＦの均一性および信号雑音比を高めることができる。

【0009】

本発明のさらなる実施例において、サンプルコイルが下部絶縁体の上側に配設された、下部絶縁体の下側に配設された共鳴器は、二次コイルの１つに結合され、これにより、共鳴を２つのモードに分割して、ＮＭＲプローブのサンプル領域における空間利用を向上させ、さらに磁場（Ｂ_０）の均一性およびＲＦの均一性を向上させて信号雑音比を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明について、特定の実施例に関して述べる。その他の態様は、添付の図面により理解できるであろう。

【図1A】下部絶縁体を備えた^１Ｈ／^２Ｈの複同調回路の概略図である。

【図1B】^１Ｈ／^２Ｈ回路のサンプル共鳴器の近傍に配設された複同調回路の概略図である。

【図2A】サンプルコイルに誘導結合された、^１Ｈ／^２Ｈ回路の下部絶縁体を備えた二重共鳴回路の概略図である。

【図2B】^１Ｈ／^２Ｈのサンプル共鳴器および誘導結合ループの近傍に配設された、サンプルコイルに誘導結合された二重共鳴回路の概略図である。

【図3A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルを備えた^１Ｈ／^２Ｈ複同調回路を、下部絶縁体の下側に配設された^１Ｈ／^２Ｈ誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図3B】本発明の一実施例による、サンプルの周囲に配設されたサンプルコイルを備えた^１Ｈ／^２Ｈ複同調回路を、サンプル共鳴器の外側に配設された^１Ｈ／^２Ｈ誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図3C】本発明の一実施例による、図３Ａおよび図３Ｂに示す回路に基づく^１ＨのＳ（１，１）３０９４および^２ＨのＳ（２，２）３０９２の信号強度対周波数を示す２ポートプロットのオーバーレイシミュレーションである。

【図4A】本発明の一実施例による、分割共鳴^１Ｈ／^１９Ｆ回路の、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルを、下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図4B】図４Ａと同様の、本発明の一実施例による、分割共鳴^１Ｈ／^１９Ｆ回路のサンプル共鳴領域に配設されたサンプルコイルを、サンプル共鳴領域の外側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図4C】本発明の一実施例による、図４Ａおよび図４Ｂに示す回路に基づく、^１Ｈ４０９５および^１９Ｆ４０９３の２つの共鳴器の信号強度対周波数を示す１ポートプロットＳ（１，１）のシミュレーションである。

【図5A】本発明の一実施例による、分割共鳴回路の下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルおよび結合ループを、下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図5B】本発明の一実施例による、分割共鳴回路のサンプル共鳴領域に配設されたサンプルコイルおよび結合ループを、サンプル共鳴器の外側に配設された誘導結合回路とともに図５Ａと同様の形式で示す概略図である。

【図6A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルを下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図であり、ここでは、共鳴器が高周波共鳴を２つのモード、^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。

【図6B】本発明の一実施例による、サンプル共鳴器領域に配設されたサンプルコイルを、サンプル共鳴器領域の外側に配設された誘導結合回路とともに図６Ａと同様の形式で示す概略図である。

【図7A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルを下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図であり、ここでは^１Ｈポートはインダクタの誘導結合により発生する。

【図7B】本発明の一実施例による、サンプル共鳴器領域に配設されたサンプルコイルをサンプル共鳴器の外側に配設された誘導結合回路とともに、図７Ａと同様の形式で示す。

【図8A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルおよび共鳴器を、下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図8B】本発明の一実施例による、サンプルコイル領域に配設されたサンプルコイルおよび共鳴器を、サンプルコイル領域の外側に配設された誘導結合回路とともに、図８Ａと同様の形式で示す概略図である。

【図9A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルおよび三次コイルを、下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図9B】本発明の一実施例による、サンプルコイル領域に配設されたサンプルコイルおよび三次コイルを、サンプルコイル領域の外側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図である。

【図10A】本発明の一実施例による、下部絶縁体の上側に配設されたサンプルコイルを下部絶縁体の下側に配設された誘導結合回路とともに示す概略図であり、ここでは、共鳴器が高周波共鳴を３つのモード、^１Ｈ、^１３Ｃおよび^１５Ｎに分割する。

【図10B】本発明の一実施例による、サンプル共鳴器領域に配設されたサンプルコイルを、サンプル共鳴器領域の外側に配設された誘導結合回路とともに、図１０Ａと同様の形式で示す概略図である。

【図10C】本発明の一実施例による、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す回路に基づく、^１３Ｃ１００９７、^１Ｈ１００９８および^１５Ｎ１００９９の３つの共鳴の信号強度対周波数を示すＳ（１，１）、Ｓ（１，１）、Ｓ（３，３）のシミュレーションである。

【発明の詳細な説明】

【0011】

定義
暫定的用語「含み」は、「包含する」、「含有する」または「〜を特徴とする」と同義であり、包括的または拡張可能な語であり、列記されていない付加的な要素または方法工程を除外するものではない。

【0012】

暫定的用語「からなる」は、特許請求の範囲で特定されていないあらゆる要素、工程または構成要素を除外するものであるが、一般的に組成に関連付けられる不純物など、本発明とは無関係の付加的な部材または工程は除外されない。

【0013】

暫定的用語「実質的に〜からなる」は、特許請求の範囲を特定の材料または工程、ならびに本願発明の基本的および新規の特徴に実質的な影響を及ぼさない事項に限定するものである。

【0014】

用語「配置された」は、取り付けられた、固定された、接着された、挿入された、配設された、またはその他の関連する語を意味する。

【0015】

「セル」とは、１つ以上の均質または不均質な液体、気体または個体のサンプルを収容する容器を表す。

【0016】

「スクリーン」は、２つ以上の連続するフィラメント、メッシュ、格子または薄板を意味する。本発明の様々な実施例において、スクリーンは３つ以上の連続するフィラメントを含み、少なくとも１つのフィラメントは別の１つのフィラメントとほぼ直交する。スクリーン厚さは、約２０マイクロメートル超〜約１センチメートル未満であり、ここで「約」とは±２０パーセントである。金属製スクリーンは、フィラメント、メッシュ、格子または薄板が誘導結合またはＲＦ電磁場をブロックするスクリーンである。

【0017】

大きさおよび機能の異なる様々なコイルとの結合を利用して、回路を最適化できる。サンプルコイル、結合コイル、固定コイル、分割コイルおよび検出コイルは、ヘルムホルツコイルでよい。また、サンプルコイル、結合コイル、固定コイル、分割コイルおよび検出コイルは、ソレノイドコイルでよい。

【0018】

「分路」とは、誘導コイルまたは誘導コイル回路の少なくとも一方を別の誘導コイルに対して動かす移動工程を意味する。

【0019】

「フィラメント」は、直径が約２０マイクロメートル超ないし約１センチメートル未満のワイヤを意味し、ここで「約」とは±２０パーセントである。

【0020】

用語「モード」とは、回路における共鳴を意味する。回路におけるモードの数は、インダクタの数を上回ってはならない。

【0021】

用語または文言「結合する」、「結合モード」、「検出する」または「検出モード」は、回路のモードを整合させて臨界結合定数を得ることを意味する。臨界結合は、抵抗を５０オームの同軸ケーブルに整合させる際に必要である。本発明の様々な実施例において、抵抗を別の同軸ケーブルの抵抗に整合させることができる。本発明の一実施例では、抵抗を７５オームの同軸ケーブルに結合できる。本発明の様々な実施例の中では、７７オームの同軸ケーブルにおける損失が最小となる。

【0022】

文言「原コイル」、「一次コイル」、「三次コイル」または「サンプルコイル」は、サンプル共鳴を監視するように構成されているインダクタを表す。

【0023】

文言「三次コイル」はインダクタを表し、第２の核種を有効にし、監視し、または照射するように構成されている。

【0024】

文言「サンプル共鳴器」は、誘導コイルおよびコンデンサを指す。サンプル共鳴器を使用して、サンプルから得た信号と共鳴している変動信号を検出できる。下限閾値がない場合、第１の距離がサンプル共鳴器と１つ以上の誘導結合ループとの間で規定される。共鳴回路は電気回路であり、エネルギーとして保存される振動電流を保持し、コンデンサおよびインダクタのインピーダンスはほぼゼロである。回路における唯一の損失は、要素、インダクタＬおよびコンデンサＣの純抵抗部からのものである。誘導結合は、磁気的に結合された２つのコイル間の電気エネルギーの近距離無線伝送である。

【0025】

分割共鳴器を使用して、信号を分割できる。また、分割共鳴器を使用して、一次共鳴を少なくとも２つの信号に分割できる。さらに、分割共鳴器を使用して、例えば、^１３Ｃ／^２７Ａｌ、^１Ｈ／^１９Ｆ、^２７Ａｌ／^６５Ｃｕ、^１７Ｏ／^６３Ｃｕおよび^６３Ｃｕ／^６５Ｃｕを分割することも可能である。

【0026】

用語「磁化率」は、プローブを構成してサンプル領域の磁石のＢ_０の均一性を維持する際に使用される材料の磁化率を指す。本明細書中、「ゼロ磁化率」とは体積磁化率が非常に低いことを意味する。

【0027】

文言「誘導結合ループ」とは、モードを５０オームの同軸ケーブルに整合させる誘導結合コイルを表す。

【0028】

文言「多重同調共鳴回路」とは、２つ以上の同調回路を指す。本発明の一実施例において、三重同調回路は、例えば、^１３Ｃ、^２Ｈおよび^１５Ｎの同調回路で構成される。また、本発明の別の実施例において、三重同調回路は、例えば、^１３Ｃ、^１Ｈおよび^１５Ｎの同調回路によって構成される。

【0029】

文言「下部絶縁体」は、一次回路を取り囲む領域とサンプルコイル領域の外側部分との間に設けられた仕切りを意味する。三次コイルは、一次回路と同じ領域に配設してもよい。二次回路は、サンプルコイル領域の外側に配設される。本発明の様々な実施例において、いくつかのＮＭＲプローブ、例えば固体プローブは、形式的な下部絶縁体による仕切りを使用しない。

【0030】

文言「サンプル共鳴器」は、一次回路を取り囲むＮＭＲプローブの領域を意味する。サンプルコイルと、１つ以上の二次インダクタコイル、誘導結合ループのいずれかとの間の距離は、約１０^−４メートルから約１０^−１メートルの間の、サンプルコイルと１つ以上の誘導結合回路のうちの一番近い回路との近似距離を表し、「約」とは±１０パーセントである。

【0031】

文言「回路曲線因子（ＣＦＦ）」とは、特定のモードｋを表し、基準インダクタに関連するＣＦＦの定義は、

【数1】

となる。ただし、ｉはインダクタの電流であり、インデックスｊは特定のインダクタを識別するものであり、電流値はｋ番目のモードに対するものであることを示唆している。この定義は、相互インダクタンスの存在を受け入れるものではないことは明白である。ＣＦＦの定義から、回路が多くのインダクタを有することにより、多重同調プローブ回路のＳ／Ｎ比が小さくなることは明らかである。複数の接地点を有するプローブ回路では、どれが共通の接地点であるか分からないという問題がある。接地点の電位が共通の接地点と同電位ではない場合、各接地点は実質的に当該共通の接地点のインダクタであり、よって、回路のＣＦＦを弱める電位となる。

【0032】

金属は、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、セシウム、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、タリウム、鉛、ビスマス、ポロニウム、フランシウムおよびラジウムからなる、１つ以上の元素を含む。

【0033】

ＮＭＲは一般に、誘導を利用して磁場における核の歳差運動から振動する磁気モーメントを検出する。これらの歳差運動を行う核から発生する信号は本質的に弱いため、ＮＭＲ実験で得られる信号雑音比を向上させることに研究努力が注がれてきた。信号雑音比を増大する一般的な方法が２つある。１つ目の方法は、誘電分極により磁気モーメントの大きさを増すことである。２つ目の方法は、信号の検出に使用するコイルおよび電子機器を冷却して、雑音を減衰することである。ここ２０年、コイルの冷却は研究の主要な対象であった。例えば、感度を向上させるため、信号検出に使用する電子機器を極低温冷却しなければならない。これに対し、原コイルのＲＦの均一性の信号雑音比は、例えｋ（結合定数）値が低くても、コイルに誘導結合することで低下する可能性がある。

【0034】

ＮＭＲプローブは、磁場均一調整装置または磁場改善装置の複合アレイを含んで、磁場の不均一性を補正する。プローブは取外し可能なシリンダでよく、サンプルチューブホルダおよびエアスピナー放出口、信号検出、回転照射および磁場の固定を行う高周波コイル、サンプルを冷却および加熱する電子機器、デュワー瓶、ガス注入口および放出口、磁場の微調整を行う同調コイルおよび正確な磁場の勾配を作り出すコイルを含む。最も一般的な核では、磁気モーメントは、^１Ｈμ＝２．７９２７、^２Ｈμ＝０.８５７４、^１９Ｆμ＝２．６２７３、^３１Ｐμ＝１．１３０５および^１３Ｃμ＝０.７０２２である。これらのモーメントは核磁子の中にあり、５．０５０７８×１０^−２７ＪＴである。２つのスピン状態のエネルギーの差は、０．１ｃａｌ／ｍｏｌ未満である。ＮＭＲ実験におけるスピンは共鳴器によって検出され、共鳴器はすべての場合において、サンプルから得られる信号と共鳴している回路を用いて変動する信号を検出する。すなわち、回路は、インダクタおよびサンプルのスピンのラーモア周波数（共鳴周波数）で共鳴するコンデンサを含む。インダクタは、通常、サンプル量に密接に近接するように、ＮＭＲサンプルを取り囲む。共鳴器から得られる信号は必ず伝送線路に整合させることで、最小限の損失で信号の励起および検出を達成できる。ＮＭＲ共鳴器は、簡易なソレノイドコイルから複雑に構築された静電容量型コイルアレイまで、様々な形状および形態に設計できる。多くの場合、実験の過程において、１つ以上のスピンの型または核が励起または検出される。これは複数のコイルを使用して達成され、サンプルの周囲の領域はＮＭＲ実験において信号検出を行うべき対象物の数の点において、空間集約的となり得る。空間の問題から、サンプルを取り囲むサンプルコイルは、多くの場合、複数のモードを有するように共鳴する。ただし、モードの数はインダクタの数を上回ることはできない。多重共鳴サンプルコイルの採用を実践することで、ＮＭＲプローブのサンプル領域の共鳴器の数を削減する効果がある。ＮＭＲ実験において固定共鳴および３つの異なる共鳴周波数を要する一般的な多重共鳴プローブでは、サンプル領域のコイルの数が４つから２つに減る。しかし、このような共鳴器の数の削減は、信号雑音比の低下を伴うことなく実現することはできない。したがって、回路効率は依然として非常に重要である。図１Ａに示す容量性二重共鳴回路は回路内に補助的な共鳴器を有するが、これは回路内のインダクタに共通接地点がないためである。これらの補助的な共鳴器は、回路曲線因子を低減させる。

【0035】

ＮＭＲプローブはサンプル、サンプル検出コイルおよび関連する回路、サンプル検出コイルの支持体、パルス磁場勾配、遮蔽、１つ以上の結合コイルおよび関連する回路、１つ以上の結合コイルおよびインダクタの支持体、コンデンサおよび可変コンデンサを含んでいてもよい。サンプルコイルによって発生する磁場または磁束の乱れは、信号雑音比を低下させる可能性がある。そのため、ＮＭＲプローブのサンプル領域における部材の数を最小限にして、磁場（Ｂ_０）およびＲＦ均一性の乱れを低減させることにより、信号雑音比を増大させることができる。

【0036】

図１Ａは、サンプルインダクタ１０１０、サンプルコンデンサ１０１２が下部絶縁体１０２０の上側に配置された^１Ｈ/^２Ｈ共鳴の複同調回路を示す。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は、下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に結合する。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２の長さは、必ずしも同一でなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、固定同調コンデンサ１０２２、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オームの^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０２４、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２および接地（第４）１０９３が配設されている。高周波ブロック１０８６は、並列するインダクタおよびコンデンサを含み、共鳴器が高周波をブロックする。高周波ブロックを選択する際、一次共鳴周波数と重ならないようにする。

【0037】

図１Ｂは、サンプルインダクタ１０１０およびサンプルコンデンサ１０１２がサンプル共鳴器領域１０１８に配設された^１Ｈ/^２Ｈ共鳴の複同調回路を示す。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に結合するものであり、サンプル共鳴器領域１０１８からサンプル共鳴器領域１０１８の外側に通り抜けている。サンプル共鳴器領域１０１８の外側には、固定同調コンデンサ１０２２、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オームの^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０２４、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２および接地（第４）１０９３が配設されている。

【0038】

ＮＭＲ実験では、Ｂ_０場は、とくにＮＭＲサンプルの領域において、きわめて均一でなければならない。一般に、高精度のＮＭＲでは、約１ｐｐｂの均一性が求められる。サンプルの至近にある物質はすべて、磁化率を低くする必要がある。そのため、コイル材および内蔵コンデンサは、「磁化率ゼロ」の材料から構成される。市販のコンデンサは、一般的に、「磁化率ゼロ」の要件を満たしていないため、プローブの下部絶縁体の下側に設置して、Ｂ_０場が乱れないようにする。このように、サンプル領域の物体の数を削減することで、ＮＭＲ実験を有利に行うことができる。当該回路では、可変コンデンサが下部絶縁体の下側に配設されているため、これらのリード線が磁束を発生させ、磁束はサンプルを透過しないため、Ｓ／Ｎ比を最低値にする損失機構（または回路曲線因子損失）を呈する。一般的に、コイルの同調に使用するすべてのコンデンサをサンプル共鳴器のごく間近に配置して上記の状態を解消することにより、Ｓ／Ｎ比が約１０％向上する。ここで、「約」とは±２パーセントである。

【0039】

図１Ａおよび図１Ｂに示す回路を用いて信号を５０オームに整合させることも１つの課題であり、これは、往々にして、整合コンデンサがかさばるうえに、一般的に磁化率が補正されていないためであることに留意されたい。図１Ａおよび図１Ｂに示す同調コンデンサ（１０２２、１０４１）は、一般に、磁化率ゼロの素材で構成されていない。

【0040】

図２Ａおよび図２Ｂに示す整合回路を用いて信号を５０オームに整合させることも１つの課題であるが、それは、往々にして、整合コンデンサがかさばるうえに、一般的に磁化率が補正されていないためであることに留意されたい。図２Ａおよび図２Ｂに示す同調コンデンサ１０４５は、一般に、磁化率ゼロの素材で構成される。これらのコンデンサは通常は「内蔵」して構築され、一般に、同調範囲に制限があるため、一般的な適用性に欠ける。本発明の様々な実施例において、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに示す同調コンデンサ１０４５だけを、磁化率ゼロの素材で構築する必要がある。

【0041】

図２Ａは、本発明の実施例による、下部絶縁体１０２０の上側に配置された磁気ピックアップループを示し、結合ループ２０１１はプローブのサンプル空間に影響を及ぼす。当該空間のコイルの順番が外部コイルの存在下で内部コイルに結合させたい順である場合、干渉を最低限に抑える方法で３つのコイルを配列することは非常に難しくなり得ることを理解されたい。ＮＭＲプローブに２つのピックアップループを設ける場合、各コイルに対し１つ設けることはさらに難題である。

【0042】

図２Ａは、サンプルインダクタ１０１０に対して誘導結合１０８７する、^１Ｈ/^２Ｈの下部絶縁体１０２０を備えた二重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０、結合ループ２０１１および同調可変コンデンサ１０４５が、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は、下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４も下部絶縁体１０２０を通り抜けて、サンプルインダクタ１０１０を、結合コンデンサ１０２５および５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート２０４４に接続させる。本発明の様々な実施例において、左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４の長さは、同じでなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０２４、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２および接地（第４）１０９３が配設されている。

【0043】

図２Ｂは^１Ｈ/^２Ｈ共鳴の誘導結合１０８７による複同調回路の概略図を示し、サンプル共鳴器は、サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５を備え、結合ループ２０１１もまた、サンプル共鳴器領域１０１８に配設されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２はサンプルインダクタ１０１０およびサンプル共鳴器領域１０１８の同調可変コンデンサ１０４５を通り抜けて、サンプル共鳴器領域１０１８の外側に配置された第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続する。左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４もまたサンプル共鳴器領域１０１８の外側に通り抜けて、サンプルインダクタ１０１０を結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート２０４４に接続させる。また、サンプル共鳴器領域１０１８の外側には、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６および５０オームの^２Ｈポート１０８２が配設されている。

【0044】

本発明の一実施例において、多重同調回路に関し、回路のすべてのインダクタにモードが存在するため、サンプルインダクタの代わりにこれらのインダクタに結合できる。本発明の一実施例において、多重同調回路に関し、回路の任意のインダクタによって、回路を任意のモードに整合させることができる。その結果、これらのコイルを、（ｉ）磁化率ゼロの素材から作成する必要がない、または（ｉｉ）空間集約的にする必要がないため、サンプル空間に配置されていない結合ループを有するＮＭＲ回路にとって利点がある。

【0045】

図２Ａおよび図２Ｂの回路の誘導結合は、サンプルインダクタ１０１０のＲＦ均一性を乱す可能性がある。本発明の一実施例において、図３Ａおよび図３Ｂに示す概略図に例示する回路では、本発明の様々な実施例に従って二次インダクタ１０７０および１０７１によって結合を行うため、上述のような問題は起こらない。他の利点として、あらゆる磁気結合により、２つのコイル間の相互インダクタンスによって、コイルから発せられる磁束の形状が乱される。明らかに、サンプルコイルのどのような乱れも望ましくない。したがって、本発明の様々な実施例では、二次コイルとの誘導結合は、（ｉｉｉ）サンプルコイルの磁束に影響を及ぼさないという利点がある。図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施例による二次コイルを介した複同調回路との結合をすべて示す。当該回路構成を用いることにより、サンプル領域において空間問題のない、２つのコイルプローブの下限閾値を上回らない結合またはサンプル共鳴器領域の外側の少なくともいずれかでの結合が可能になる。

【0046】

図３Ａは、本発明の一実施例による、^１Ｈ/^２Ｈ回路の、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合する、下部絶縁体１０２０を備えた二重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側では、第１のインダクタ１０７０が１０８７によって結合ループ３０８７に誘導結合している。ここでは、整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^２Ｈポート３０８２を通じて回路を５０オームに整合させる。第２のインダクタ１０７１は１０８７によって結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル１０９２を介して、回路を５０オームに整合して、５０オームの^１Ｈポート３０８１に整合させる。コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴を同調させる。図３Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２および接地（第４）１０９３が配置されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を有する回路自体は、接地点を有していない。

【0047】

図３Ｂは、本発明の一実施例による、^１Ｈ/^２Ｈ回路の、サンプル領域１０１８を備え、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合する二重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１８に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２はサンプル領域１０１８を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。サンプル領域１０１８の遠位にある第１のインダクタ１０７０は１０８７によって結合ループ３０８７に誘導結合する。整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^２Ｈポート３０８２を介して、回路を５０オームに整合させる。第２のインダクタ１０７１は１０８７によって結合ループ３０８８に結合するものであり、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オーム同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合し、５０オームの^１Ｈポート３０８１に整合させる。コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴を同調させる。図３Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２および接地（第４）１０９３が配置されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を有する回路自体は、接地点を有していない。

【0048】

図３Ｃは線形回路シミュレーションを示し、図３Ａおよび図３Ｂに示す複同調回路に基づいて実行されたものである。図３Ｃのプロットは、Ｓ（１，１）およびＳ（２，２）プロットのオーバーレイであり、Ｓ（１，１）プロットには符号３０９４を付し、Ｓ（２，２）プロットには符号３０９２を付してある。図３Ｃにおいて、信号強度対周波数は、^１Ｈ３０９４の最低値６００ＭＨｚおよび−２９．３９ｄＢ、ならびに^２Ｈ３０９２の最低値９２．２ＭＨｚおよび−３０．０３ｄＢの２つの明確な最低値を示している。

【0049】

図４Ａおよび図４Ｂは結合ループを示し、本発明の一実施例によると、誘導結合１０８７を利用して、回路を、５０オームの高周波ポートの５０オームの抵抗器に整合可能である。インダクタ３０８９および可変コンデンサ３０８０を備える共鳴器３０９０を使用して、分路を用いて当該共鳴を２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割し、結合定数ｋを調整することができる。重要なことは、当該回路構成では、共鳴器３０９０は磁化率ゼロの材料で構成する必要がなく、等価空間要件およびサンプルコイル磁束パターンが乱されない。さらに、二次コイルとの誘導結合により回路に別のモードが発生したとしても、本コイルのＲＦ均一性が維持される。

【0050】

図４Ａは、^１Ｈ／^１９Ｆの、下部絶縁体１０２０を備え、誘導結合された分割共鳴誘導結合回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側では、第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１が、^１Ｈ結合ループ３０８８を通じて誘導結合１０８７される。ここで、^１Ｈ整合可変コンデンサ１０２１、結合コンデンサ１０２５および５０オーム同軸ケーブル２０４６を使用して、５０オームの^１Ｈポート３０８１を介して、高周波回路を５０オームに整合させる。共鳴器３０９０は、インダクタ３０８９およびコンデンサ３０８０から構成され、１０８７によるインダクタ１０７０への結合によって、一次共鳴を２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。可変コンデンサ１０４５および１０８９を使用して、^１Ｈ共鳴を同調させる。図４ＣはＳ（１，１）プロットであり、本発明の一実施例による図４Ａに示す同時複同調回路に基づいて実行される線形回路シミュレーションを示す。信号強度対周波数のプロットは、^１Ｈ４０９５の最低値６００ＭＨｚおよび−２８．５５ｄＢ、ならびに^１９Ｆ４０９３の最低値５６４．５ＭＨｚおよび−２７．３６ｄＢである２つのピーク値４０９３および４０９５を示している。図４Ａでは、結合ループ３０８８に対応する接地点１０９１、１０９２は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を有する回路自体は、接地点を有していない。

【0051】

図４Ｂは、下部絶縁体を有さない、^１Ｈ／^１９Ｆの、誘導結合された分割共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１８に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は領域１０１８を通り抜けて、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。領域１０１８の外側では、第２のインダクタ１０７１が結合ループ３０８８を介して誘導結合１０８７され、整合可変コンデンサ１０２１、結合コンデンサ１０２５および５０オーム同軸ケーブル２０４６が、回路を５０オームの^１Ｈポート３０８１に整合させる。インダクタ３０８９およびコンデンサ３０８０を備えた高周波共鳴器３０９０を使用して、１０８７による第１のインダクタ１０７０との結合により、回路の一次モードを２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。可変コンデンサ１０４５および１０８９を使用して、回路を^１Ｈ共鳴に同調させる。図４Ｂでは、結合ループ３０８８に対応する接地点１０９１、１０９２は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。

【0052】

図５Ａは、本発明の一実施例による分割共鳴回路の概略図であり、下部絶縁体１０２０の上側に配設されたサンプルコイル１０１０および結合ループ２０１１を示す。サンプルインダクタ１０１０、結合ループ２０１１および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４もまた、下部絶縁体１０２０を通り抜けて、２０１１を、結合コンデンサ１０２５、整合可変コンデンサ１０４１、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート３０８１に接続させる。^１Ｈ回路は、可変コンデンサ１０４１と整合させる。本発明の様々な実施例において、左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４の長さは、同じでなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０２１、高周波ブロック１０８６、５０オームの同軸ケーブル２０４６、５０オームの^２Ｈポート３０８２、結合コンデンサ１０２３、接地（第１）１０９１、接地（第２）１０９２、接地（第３）１０９３および接地（第４）１０９４が配設されている。結合ループ２０１１は、サンプルコイル１０１０に１０８７によって誘導結合されて、５０オームの^１Ｈポートを構成する。本発明の一実施例において、コンデンサ３０８０およびインダクタ３０８９によって構成される共鳴器３０９０は、１０８７によって第１のコンダクタ１０７０に結合し、分路を用いて、高周波共鳴モードを２つの特有の共鳴、すなわち^１Ｈおよび^１９Ｆに分割し、結合定数ｋを調整する。分割は、共鳴器３０９０とインダクタとの近接度の影響を受ける場合があり、分路によって共鳴器３０９０を近位または遠位に動かして位置を変更することにより、所期の分割および結合定数ｋを達成できる。可変コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴の同調を行う。図５Ａでは、符号１０２５および１０２３はそれぞれ、結合ループ２０１１および３０８８の結合コンデンサである。図５Ａにおいて、結合ループ３０８８および２０１１に対応する接地点１０９１、１０９２、１０９３および１０９４は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。

【0053】

図５Ｂは、本発明の一実施例による分割共鳴回路の概略図であり、サンプル領域１０１９に配設されたサンプルコイル１０１０および結合ループ２０１１を示す。サンプルインダクタ１０１０、結合ループ２０１１および同調可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１９に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は領域１０１９を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。また、左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４は領域１０１９を通り抜けて、２０１１を結合コンデンサ１０２５、整合可変コンデンサ１０４１、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート２０４４に接続させる。^１Ｈ回路は、可変コンデンサ１０４１に整合される。本発明の様々な実施例において、左側結合ループリード線１０３３および右側結合ループリード線１０３４の長さは、同じでなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０２１、高周波ブロック１０８６、５０オームの同軸ケーブル２０４６、５０オームの^２Ｈポート３０８２、結合コンデンサ１０２３、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９２、接地（第３）１０９３、接地（第４）１０９４が配設されている。結合ループ２０１１は、１０８７によりサンプルコイル１０１０に誘導結合され、５０オームの^１Ｈポートを構成する。本発明の一実施例において、コンデンサ３０８０およびインダクタ３０８９で構成される共鳴器３０９０は、１０８７により、第１のインダクタ１０７０に結合し、分路を用いて、高周波共鳴モードを２つの特有の共鳴、すなわち^１Ｈおよび^１９Ｆに分割し、結合定数ｋを調整する。分割は共鳴器３０９０とインダクタとの近接度の影響を受ける場合があり、分路によって共鳴器３０９０を近位または遠位に動かすことで位置を変更して、所期の分割および結合定数ｋを達成できる。可変コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴の同調を行う。図５Ａでは、符号１０２５および１０２３はそれぞれ、結合ループ２０１１および３０８８の結合コンデンサである。図５Ｂにおいて、結合ループ３０８８および２０１１に対応する接地点１０９０、１０９２、１０９３および１０９４は、共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。

【0054】

図６Ａは、図１Ａと同様の概略図である。サンプルインダクタ１０１０およびサンプルコンデンサ１０１２は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２の長さは、必ずしも同じでなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、固定同調コンデンサ１０２２、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オーム^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０２４、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、接地（第４）１０９３が配設されている。本図では、図１Ａに示した部材に加え、インダクタ３０８９およびコンデンサ３０８０で構成された共鳴器３０９０を使用して、第２のインダクタ１０７１に誘導結合１０８７する。誘導結合１０８７により、本発明の一実施例に基づいて、分路を利用して、高周波モードを、例えば^１９Ｆおよび^１Ｈの２つの共鳴に分割して、結合定数ｋを調整することができる。誘導結合ループ３０８９を第２のインダクタ１０７１の近位または遠位に動かして当該結合１０８７に変更を加えることで、所期の分割および結合定数ｋを達成できる。図６Ａでは、接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は回路に対応している。

【0055】

図６Ｂは、図１Ａに類似する概略図を示し、サンプル共鳴器領域１０１８は、サンプルインダクタ１０１０およびサンプルコンデンサ１０１２で構成されている。サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は、サンプル共鳴器領域１０１８を通り抜ける。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２の長さは、同じでなくてもよい。図６Ｂにおいて、サンプル共鳴器領域１０１８の外側には、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オームの^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０２４、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、接地（第４）１０９３が配設されている。図６Ｂでは、接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は本回路に対応している。ここでは、これらの要素の他に、領域１０１８から離れた位置に共鳴器３０９０が設けられ、共鳴器３０９０を使用して、１０８７によって、第２のインダクタ１０７１に結合することで、^１Ｈ共鳴を２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。

【0056】

図７Ａは、下部絶縁体１０２０の上側に配設されたサンプルコイル１０１０およびサンプルコンデンサ１０４５を示す概略図である。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側では、第２のインダクタ１０７１が結合ループ３０８８を介して同調回路に誘導結合１０８７し、整合可変コンデンサ１０２１、結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル２０４６を使用して、５０オームの^１Ｈポート３０８１を実現する。また、下部絶縁体１０２０の下側には、整合可変コンデンサ１０８３、同調コンデンサ１０２３、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、接地（第１）１０９１、接地（第２）１０９２、接地（第３）１０９３、接地（第４）１０９４が配設されている。本回路では、結合ループ３０８８は第２のインダクタ１０７１に誘導結合している。図７Ａでは、結合ループ３０８８に対応する接地点１０９１および１０９２は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。接地点１０９３および１０９４は、共鳴回路の一部とみなされる。

【0057】

図７Ｂは、図７Ａと同様の概略図を示し、サンプル共鳴器領域１０１８は、サンプルインダクタ１０１０およびサンプルコンデンサ１０４５で構成されている。サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は、サンプル共鳴器領域１０１８からサンプル共鳴器領域１０１８の外側へと通り抜けている。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２の長さは、必ずしも同じでなくてもよい。図７Ｂにおいて、サンプル共鳴器領域１０１８の外側には第２のインダクタ１０７１が配設され、第２のインダクタは結合ループ３０８８を通じて同調回路に誘導結合１０８７し、整合可変コンデンサ１０２１、結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル２０４６を使用して、回路の同調を行う。また、サンプル共鳴器領域１０１８の外側には、整合可変コンデンサ１０８３、高周波ブロック１０８６、同調コンデンサ１０２３、５０オームの^２Ｈポート１０８２、接地（第１）１０９１、接地（第２）１０９２、接地（第３）１０９３、接地（第４）１０９４が配設されている。図７Ｂでは、結合ループ３０８８に対応する接地点１０９１および１０９２は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。接地点１０９３および１０９４は、共鳴回路の一部とみなされる。

【0058】

図８Ａは、図３Ａと同様の概略図を示しているが、その他に共鳴器３０９０が付加されていて、共鳴器は一次共鳴を２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。本図では、共鳴器３０９０は、１０８７によってサンプルインダクタに結合される。本発明の一実施例によると、図８Ａでは、インダクタ３０８９およびコンデンサ３０８０で構成される共鳴器３０９０、サンプルインダクタ１０１０およびサンプル可変コンデンサ１０４５は下部絶縁体１０２０の上側に配設され、検出回路（１または複数）が下部絶縁体の下側に配設されている。図８Ａは、本発明の一実施例による、分割共鳴回路の、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合された、下部絶縁体１０２０を備えた三重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側において、第１のインダクタ１０７０が１０８７によって結合ループ３０８７に誘導結合する。ここで、整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、高周波ブロック１０８６、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^２Ｈポート３０８２を介して、回路を５０オームに整合させる。第２のインダクタ１０７１は、１０８７によって結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合して、５０オームの^１Ｈポート３０８１に整合させる。可変コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴の同調を行う。図８Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、および接地（第４）１０９３が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。回路自体は高循環電流を含むため、接地点を有していない。

【0059】

図８Ｂは図３Ａに類似の概略図であるが、その他に共鳴器３０９０を含み、共鳴器は一次共鳴を２つのモード^１Ｈおよび^１９Ｆに分割する。ここで、共鳴器３０９０は、１０８７によってサンプルインダクタ１０１０に結合される。本発明の一実施例によると、図８Ｂにおいて、インダクタ３０８９およびコンデンサ３０８０で構成される共鳴器３０９０、サンプルインダクタ１０１０およびサンプル可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１８に配設され、検出回路（１または複数）が当該領域から離れた位置に配設されている。図８Ｂは、本発明の一実施例による、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合する多重共鳴回路の概略図を示す。サンプル領域１０１８のサンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２に接続され、両者は領域１０１８を通り抜けて、サンプルコンダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０および第２のインダクタ１０７１に接続させる。領域１０１８の外側では、第１のインダクタ１０７０が１０８７によって結合ループ３０８７に誘導結合する。ここで、整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^２Ｈポート３０８２を介して、回路を５０オームに整合させる。第２のインダクタ１０７１は、１０８７によって結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５および５０オーム同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合して、５０オーム^１Ｈポート３０８１に整合させる。可変コンデンサ１０８９を使用して、^２Ｈ共鳴の同調を行う。図８Ｂでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、および接地（第４）１０９３が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。回路自体は高循環電流を含むため、接地点を有していない。

【0060】

図９Ａは、本発明の一実施例による２つのコイル１００８および１０１０（互いに直交磁場に対し同軸である）の概略図であり、コイルはそれぞれ、下部絶縁体１０２０の上側に配設されたインダクタ１００８および１０１０に対応する。図９Ａは、下部絶縁体１０２０を備えた２つの二重共鳴回路で構成されている。左側の回路は、図３Ａの回路と同様のものである。右側の回路は、図１Ａの回路と同様のものである。下部絶縁体の上側には、２つのサンプルコイル１０１０および１００８が設けられていて、コイル１０１０は三次コイルである。左側の回路は、本発明の一実施例による、^１３Ｃ／^１５Ｎ複同調回路の、下部絶縁体１０２０を備えた、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合された二重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１の結合インダクタ１０７０および第２の結合インダクタ１０７１に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側では、第１の結合インダクタ１０７０が、１０８７により、結合ループ３０８７に誘導結合している。整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、５０オームの同軸ケーブル２０４６、高周波ブロック１０８８および５０オームの^１５Ｎポート３０８２を介して、回路を５０オームに整合させる。第２の結合インダクタ１０７１は、１０８７によって結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オーム同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに同調させて、５０オームの^１３Ｃポート３０８１に同調させる。コンデンサ１０４５を使用して、^１３Ｃ共鳴の同調を行う。コンデンサ１０８９を使用して、^１５Ｎ共鳴の同調を行う。図９Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、および接地（第４）１０９３が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。回路自体は高循環電流を含むため、接地点を有していない。本発明の一実施例によると、右側の回路は^１Ｈ／^２Ｈ共鳴の複同調回路を示し、下部絶縁体１０２０の上側にサンプルインダクタ１００８およびサンプルコンデンサ１０１３が配設されている。第１の共鳴器リード線１０３４および第２の共鳴器リード線１０７３は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７２および第２のインダクタ１０７３に接続させる。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３４および第２の共鳴器リード線１０３３の長さは、同じでなくてもよい。下部絶縁体１０２０の下側には、固定同調コンデンサ１０２２、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オームの^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７２、第２のインダクタ１０７３、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調可変コンデンサ１０８０、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、および接地（第４）１０９３が配設されている。高周波ブロック１０８６は、並列するインダクタおよびコンデンサを備え、共鳴器が高周波をブロックする。高周波ブロックの選択を行う際、一次共鳴周波数と重ならないようにする。

【0061】

図９Ｂは、サンプル領域１０１８から出る２つの二重共鳴回路の概略図を示す。左側の回路は、図３Ａの回路と同様のものである。右側の回路は、図１Ａの回路と同様のものである。サンプル領域には、２つのサンプルコイル１０１０および１００８が設けられている。これら２つのサンプルコイルは同軸に配列されていて、１０１０は三次コイルである。左側の回路では、本発明の一実施例による、^１３Ｃ/^１５Ｎ複同調回路の、サンプル領域１０１８から遠位に配され、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合された二重共鳴回路の概略図を示している。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１８に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２はサンプル領域１０１８を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１の結合インダクタ１０７０および第２の結合インダクタ１０７１に接続させる。サンプル領域１０１８から離れた位置において、第１の結合インダクタ１０７０は、１０８７によって、インダクタ結合ループ３０８７に誘導結合する。本図では、可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、５０オームの同軸ケーブル２０４６、高周波ブロック１０８８および５０オームの^１５Ｎポート３０８２を介して、回路を５０オームに整合させる。第２の結合インダクタ１０７１は、１０８７により結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オームの同軸ケーブル２０４６を介して回路を５０オームに整合することにより、５０オームの^１３Ｃポート３０８１に整合させる。可変コンデンサ１０８９を使用して、１５Ｎ共鳴の同調を行う。また、可変コンデンサ１０４５を使用して、^１３Ｃ共鳴の同調を行う。図９Ｂでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、および接地（第４）１０９３が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８に対応する第１の接地点１０９０、第２の接地点１０９１、第３の接地点１０９２、第４の接地点１０９３は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を含む回路自体は、接地点を有していない。本発明の一実施例による右側の回路は^１Ｈ／^２Ｈ共鳴の複同調回路を示し、サンプルインダクタ１００８およびサンプルコンデンサ１０１３がサンプル領域１０１８に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３４および第２の共鳴器リード線１０７３は領域１０１８を通り抜け、サンプルインダクタ１００８を第１の結合インダクタ１０７２および第２の結合インダクタ１０７３に接続させる。本発明の様々な実施例において、第１の共鳴器リード線１０３４および第２の共鳴器リード線１０７３の長さは、同じでなくてもよい。領域１０１８から離れた位置に、^１Ｈ固定同調コンデンサ１０２２、同調可変コンデンサ１０４１、整合可変コンデンサ１０４０、５０オームの^１Ｈポート１０４２、第１のインダクタ１０７２、第２のインダクタ１０７３、整合可変コンデンサ１０８３、同調可変コンデンサ１０８０、高周波ブロック１０８６、５０オームの^２Ｈポート１０８２、同調コンデンサ１０８０、接地（第５）１０９４、接地（第６）１０９５、接地（第７）１０９６および接地（第８）１０９７が配設されている。高周波ブロック１０８６は、並列するインダクタおよびコンデンサを備え、共鳴器によって高周波をブロックする。高周波ブロックを選択する際、一次共鳴周波数と重ならないようにする。

【0062】

図１０Ａは、本発明の一実施例による、^１Ｈ/^１３Ｃ/^１５Ｎ回路の、下部絶縁体１０２０を備え、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合された三重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５が、下部絶縁体１０２０の上側に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２は下部絶縁体１０２０を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１および第３のインダクタ１０７２に接続させる。下部絶縁体１０２０の下側において、第１のインダクタ１０７０は、１０８７により結合ループ３０８７に誘導結合する。ここでは、整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、高周波ブロック１０８６、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート３０８１を介して、回路を５０オームに整合させる。高周波（^１３Ｃ）共鳴を得るために、第２のインダクタ１０７１は結合ループ３０８８に１０８７によって結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５、５０オーム同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合して、５０オームの^１３Ｃポート３０８２に整合させる。第３のインダクタ１０７２が、１０８７により結合ループ３０８９に結合し、整合可変コンデンサ１０８３を使用して、結合コンデンサ１０２４、高周波ブロック１０３８、５０オームの同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合して、５０オームの^１５Ｎポート３０８３に整合させる。コンデンサ１０８９を使用して、^１Ｈ共鳴の同調を行う。コンデンサ１０２６および１０２９を使用して、^１５Ｎ共鳴の同調を行う。図１０Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、接地（第４）１０９３、接地（第５）１０９４および接地（第６）１０９５が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８および３０８９に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３、１０９４、１０９５は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を含む回路自体は、接地点を有していない。

【0063】

図１０Ｂは、本発明の一実施例による、^１Ｈ/^１３Ｃ/^１５Ｎ回路の、サンプル領域１０１８を備え、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合する三重共鳴回路の概略図を示す。サンプルインダクタ１０１０および同調可変コンデンサ１０４５は、サンプル領域１０１８に配置されている。第１の共鳴器リード線１０３１および第２の共鳴器リード線１０３２はサンプル領域１０１８を通り抜け、サンプルインダクタ１０１０を第１のインダクタ１０７０、第２のインダクタ１０７１および第３のインダクタ１０７２に接続させる。１０１８から離れた位置において、第１のインダクタ１０７０が１０８７によって結合ループ３０８７に誘導結合している。ここでは、整合可変コンデンサ１０８５を使用して、結合コンデンサ１０２３、高周波ブロック１０８６、５０オームの同軸ケーブル２０４６および５０オームの^１Ｈポート３０８１を介して、回路を５０オームに整合させる。高周波（^１３Ｃ）共鳴を行うために、第２のインダクタ１０７１は１０８７によって結合ループ３０８８に結合し、整合可変コンデンサ１０２１を使用して、結合コンデンサ１０２５および５０オームの同軸ケーブル２０４６を介して、回路を５０オームに整合させて、５０オームの^１３Ｃポート３０８２に整合させる。第３のインダクタ１０７２は、１０８７によって結合ループ３０８９に結合し、整合可変コンデンサ１０８３を使用して、結合コンデンサ１０２４、高周波ブロック１０３８、５０オームの同軸ケーブル２０４６を介して回路を５０オームに整合させ、５０オームの^１５Ｎポート３０８３に整合させる。コンデンサ１０８９を使用して、^１Ｈ共鳴の同調を行う。コンデンサ１０２６および１０２９を使用して、^１５Ｎの同調を行う。図１０Ａでは、接地（第１）１０９０、接地（第２）１０９１、接地（第３）１０９２、接地（第４）１０９３、接地（第５）１０９４および接地（第６）１０９５が配設されている。結合ループ３０８７、３０８８および３０８９に対応する接地点１０９０、１０９１、１０９２、１０９３、１０９４、１０９５は共鳴回路に関連する高循環電流を含まないため、共鳴回路の一部とみなされない。高循環電流を含む回路自体は、接地点を有していない。本発明の別の実施例によると、図１０Ａに示す下部絶縁体１０２０を備えた回路または図１０Ｂに示す下部絶縁体を有さない回路と同様の三重共鳴回路を、サンプルインダクタ１０１０に誘導結合する^１３Ｃ/^２Ｈ/^１５Ｎ回路に用いることも可能である。

【0064】

図１０Ｃは本発明の一実施例によるＳ（１，１）、Ｓ（２，２）、Ｓ（３，３）プロットであり、図１０Ａに示す同時三重同調回路に基づいて実行される線形回路シミュレーションを示す。信号強度対周波数のプロットは、^１５Ｎ１００９７の最低値が５０．４８ＭＨｚおよび−３５．０ｄＢ、^１３Ｃ１００９８の最低値が１２５．７ＭＨｚおよび−３７．８７ｄＢ、ならびに^１Ｈ１００９９の最低値が５００．１ＭＨｚおよび−３７．９７ｄＢである、３つのピーク値１００９７、１００９８、１００９９を示す。図１０Ｃでは、^１５Ｎ信号および^１３Ｃ信号からそれぞれ小さな「トラップ」共鳴１００９１、１００９２も観測される。

【0065】

サンプルソレノイドコイルのＲＦ均一性は乱れやすいため、提示した二次コイルの誘導結合を利用した回路構成は、固体状態のＮＭＲプローブの設計において重要な意味をもつ。最終的には、提示した回路構成により、一般にＣＦＦの維持に役立つ「接地点を有さない」プローブ構造がもたらされる。

【0066】

核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号は、通常、誘導無線周波（ＲＦ）ピックアップコイルによって検出される。これらの共鳴器はいずれも、本明細書においてこれらの共鳴器との誘導結合に関して示した概念から提案された概念の恩恵を受けることができる。

【0067】

以下に、本発明の様々な態様について述べる。ただし、本発明の態様の一部またはすべてを用いて本発明を実施できることは、当業者には明白であろう。本発明を十分に理解するために、説明を目的として、特定の数、材料および構成を定義する。しかしながら、本発明は具体的な詳述がなくとも実施可能であることは、当業者には明白であろう。その他の例では、周知の特徴を省略または簡略化して、本発明の明確化を図るものとする。

【0068】

記載の一部を、当業者がその研究の実体を他の当業者に伝えるために一般的に採択する方式に一致する、データ収集、選択、抽出、生成などのデータ処理に関して示す。これらの量（データ収集、選択、抽出、生成）は、プロセッサおよびそのサブシステムの電気、光学式または生物学的な部材の少なくとも一方を通じて保存、転送、結合された、ならびに、その他の方法で取り扱われる電気、磁気または光信号の形態を採るものでよいことは、当業者であれば十分に理解できよう。

【0069】

様々な動作を、複数の個別の工程として、本発明の理解に役立つ方法で順番に述べる。ただし、記載の順番は、これらの動作が必ず順序依存であることを暗示していると解釈すべきでない。

【0070】

様々な実施例を、オブジェクト指向プログラムパラダイムの代表的なクラスまたはオブジェクトの少なくともいずれかの観点から例示する。本発明は、本明細書に例示として含まれている分野／対象のみならず、異なる分野／対象を多数用いて実施できることは当業者には明らかであろう。

【0071】

添付図面の各図における本発明の態様は一例として示すものであり、これに制限するものではない。図中、類似の参照符号は、類似の要素を示している。本開示における「一」実施例とは、必ずしも同一の実施例を指すものではなく、また、このような指示は少なくとも１つという意味であることに留意されたい。

【0072】

種々のサンプルおよび様々な実験条件に関し、ＮＭＲ技術に誘導結合プローブを採り入れるには依然として障害がある。一般に、デュアルプローブ回路は、複同調回路の実現に誘導結合を用いることがなく、どちらかというと、容量結合を利用して所望の同調特性を得る。本明細書では、誘導結合を用いた所期同調特性の達成について述べる。

【0073】

一次または二次（もしくはその他の）インダクタのいずれかにおいて抵抗を整合させて、回路の様々なモードを検出する。本発明の一実施例において、１つのインダクタを他のインダクタよりも優先して使用して、モードの検出を有利に行う。一次コイルではなく二次コイルを整合させて回路のモードの検出を行うことが有利である理由はいくつかある。

【0074】

第１に、原コイルは、検出コイルの存在の影響を受けやすい場合がある。

【0075】

第２に、空間要件において、信号は１つの空間位置対別の空間位置で検出することが望ましいとできる。

【0076】

第３に、検出コイルを原コイルの近傍に配置するとＲＦ均一性に影響が及ぶ可能性があるが、検出コイルを二次コイルの近傍に配置した場合、原コイルのＲＦパターンが変化することはない。

【0077】

第４に、二次コイルに誘導結合することにより、原共鳴モードをサブモードに分割できる。アイドラコイルを使用して、原コイルの共鳴を２つのモードに分割できる。しかし、アイドラを二次コイル（^２Ｈ）に最も近い位置に配することで、複同調^１Ｈ/^２Ｈ回路を（^１Ｈ/^１９Ｆ）に分割することも可能であろう。

【0078】

【0079】

【0080】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は、一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、第２の領域に並列するインダクタおよびコンデンサを備えた共鳴器を備える。共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次共鳴モードと重ならない。

【0081】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される第１の領域に配設された１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。

【0082】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された複数の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される、第１の領域に配設された１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに、第１の領域に配設され、１つ以上の一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材を支持する１つ以上の支持体を備える。

【0083】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される、第１の領域に配設された１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁させる。

【0084】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される、第１の領域に配設された１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁させる。プローブはさらに下部絶縁体を備え、下部絶縁体は、一次回路および１つ以上の部材を第２の領域の１つ以上の二次回路から隔離する。

【0085】

【0086】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。距離は、下限約１０^−３ｍから上限約１０^−１ｍまでの間である。

【0087】

【0088】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、ＮＭＲプローブの第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。

【0089】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−２ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0090】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−２ｍ離れた第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含み、１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されて、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する１つ以上の誘導結合ループとを備える。

【0091】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0092】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、体積が下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３である第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0093】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から離れた第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方は、１つ以上の二次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に誘導結合される。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0094】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設され、第１の領域から下限約１０^−３ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた位置にあり、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0095】

【0096】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器を備え、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、１つ以上の共鳴器は並列するインダクタおよびコンデンサを備える。

【0097】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、下部絶縁体の下側に配設された、並列するインダクタおよびコンデンサを含む共鳴器を備える。共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次共鳴モードと重ならない。

【0098】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。

【0099】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設され、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材のうち１つ以上を支持する１つ以上の支持体を備える。

【0100】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁する。

【0101】

【0102】

【0103】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。

【0104】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程、第１の体積の外側の、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程、および第１の体積の外側に配設された１つ以上の共鳴器の位置調整を行う工程を含む。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0105】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定キットは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードで共鳴する一次コンダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−３ｍないし上限約１０^−１ｍの第１の距離を隔てて位置する第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを含むＮＭＲプローブとを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、キットはさらに１つ以上の共鳴器の結合定数の調整命令を含んで少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。

【0106】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−２ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。

【0107】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備え、１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0108】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループを備える。

【0109】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、下部絶縁体の下側に配設された、並列するインダクタおよびコンデンサを含む共鳴器を備える。共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次共鳴モードと重ならない。

【0110】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。

【0111】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設され、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を支持する支持体を備える。

【0112】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁させる。

【0113】

【0114】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３〜１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。

【0115】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側の、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行う工程とを含む。第１の体積の外側の１つ以上の二次回路および１つ以上の誘導結合ループの一方または両方の位置を調整することにより、回路の結合定数を低減する。

【0116】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定キットは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードで共鳴する一次コンダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−３ｍないし上限約１０^−１ｍの第１の距離を隔てて位置する第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを含むＮＭＲプローブを備える。キットはさらに１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）の調整命令を含んで、一次共鳴モードを検出する。

【0117】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定キットは、下部絶縁体の上側に配設された、一次共鳴モードで共鳴する一次コンダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側に配設された、一次コンダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルと、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器とを含むＮＭＲプローブを備える。１つ以上の二次インダクタコイルのうち少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。キットはさらに、１つ以上の共鳴器の結合定数の調整命令を含んで少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。

【0118】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。

【0119】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードを１つ以上検出する。プローブはさらに、下部絶縁体の下側に配設された、並列するインダクタおよびコンデンサを含む共鳴器を備え、共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次共鳴モードと重ならない。

【0120】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。

【0121】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。プローブはさらに、下部絶縁体の上側に配設され、一次インダクタおよび１つ以上の部材を１つ以上支持する１つ以上の支持体を備える。

【0122】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材を１つ以上、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁させる。

【0123】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。プローブはさらに下部絶縁体を備え、下部絶縁体は一次回路および１つ以上の部材を１つ以上の二次回路から隔離する。

【0124】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出し、第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。

【0125】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、下部絶縁体の上側の第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側の第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３〜上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。

【0126】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号の結合モードを検出する方法は、下部絶縁体の上側に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループおよび下部絶縁体の下側に配設された１つ以上の共鳴器のうちいずれかまたは両方とを備え、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割するＮＭＲプローブを誘導結合する工程と、１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）を調整して、少なくとも２つのモードを１つ以上検出する工程とを含む。

【0127】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定キットは、下部絶縁体の上側に配設された、一次共鳴モードで共鳴する一次コンダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを含むＮＭＲプローブを備える。キットはさらに、１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）の調整命令を含んで、一次共鳴モードを検出する。

【0128】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定キットは、下部絶縁体の上側に配設された、一次共鳴モードで共鳴する一次コンダクタコイルを含む一次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、下部絶縁体の下側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを含むＮＭＲプローブを備える。キットはさらに１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）の調整命令を含んで、一次共鳴モードを検出する。プローブはさらに１つ以上の共鳴器を備え、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0129】

【0130】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器を備え、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割し、１つ以上の共鳴器は並列するインダクタおよびコンデンサを備える。

【0131】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、第２の領域に配設された、並列するインダクタおよびコンデンサを含む共鳴器を備える。共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次共鳴モードと重ならない。

【0132】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む三次回路を備える。

【0133】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに、第１の領域に配設され、一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材を１つ以上支持する１つ以上の支持体を備える。

【0134】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁する。

【0135】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた位置にある第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域では、１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、第２の領域に配設された１つ以上の誘導結合ループは１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合される。プローブはさらに、１つ以上の結合ループからなる群から選択される、第１の領域に配設された１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備え、プローブはさらに上部絶縁体を備える。上部絶縁体は１つ以上の一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材のうちいずれかまたは複数を外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁する。プローブはさらに下部絶縁体を備え、下部絶縁体は一次回路および１つ以上の部材を第２の領域の１つ以上の二次回路から隔離する。

【0136】

【0137】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、第２の領域に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループとを備える。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２である。

【0138】

【0139】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の下部絶縁体の上側に配された、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、下部絶縁体の下側に配された１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを有する１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦの不均一性を最小限に抑える。

【0140】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程、第１の体積の外側の、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを有する１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程、および第１の体積の外側に配設された１つ以上の共鳴器の位置調整を行う工程を含む。１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次回路の結合定数を低減させる。

【0141】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。

【0142】

【0143】

【0144】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。

【0145】

【0146】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を、外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁する。

【0147】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割る。プローブはさらに、第１の領域に配設された、１つ以上の結合ループからなる群から選択される１つ以上の部材、１つ以上の共鳴器および１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路を備える。プローブはさらに上部絶縁体を備え、上部絶縁体は一次インダクタコイルおよび１つ以上の部材の１つ以上を外部磁場および外部電場の一方または両方から絶縁する。プローブはさらに下部絶縁体を備え、下部絶縁体は一次回路および１つ以上の部材を第２の領域の１つ以上の二次回路から隔離する。

【0148】

【0149】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第２の領域は第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−１ｍ離れた位置にある。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルおよび第２の領域に配設された１つ以上の共鳴器に電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第１の領域は下限約１０^−９ｍ^３〜上限約１０^−１ｍ^３の第１の体積を有する。第２の領域は第２の体積を有し、第１の体積に対する第２の体積の比は下限約１０^１ないし上限約１０^２の間である。

【0150】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号の結合モードを検出する方法は、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から離れた第２の領域に配設され、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路と、１つ以上の二次インダクタコイルおよび１つ以上の共鳴器に誘導結合された１つ以上の誘導結合ループのうちいずれかまたは両方とを備え、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割するＮＭＲプローブを誘導結合する工程と、１つ以上の誘導結合ループの結合定数（ｋ）を調整して、少なくとも２つのモードのうち１つ以上を検出する工程とを含む。

【0151】

【0152】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第１の領域の体積は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３である。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第２の領域に配設された１つ以上の誘導結合ループは１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合され、少なくとも２つのモードの１つ以上を検出する。

【0153】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブは、第１の領域に配設された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−１ｍ離れた第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。第１の領域の体積は下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−１ｍ^３である。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第２の領域に配設された１つ以上の誘導結合ループが１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合され、少なくとも２つのモードの１つ以上を検出する。第２の領域の体積は第１の領域の体積の下限約１０^１ないし上限約１０^２倍である。

【0154】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程、第１の体積の外側の、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程、および第１の体積の外側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行う工程を含む。第１の体積の外側の１つ以上の二次回路および１つ以上の誘導結合ループの一方または両方の位置調整を行うことにより、第１の体積を縮小する。

【0155】

【0156】

【0157】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程、第１の体積の外側の、一次インダクタコイルに電気接続された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程、および第１の体積の外側に配設され、１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合された１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行う工程を含む。第１の体積の外側の１つ以上の二次回路および１つ以上の誘導結合ループの一方または両方の位置調整を行うことにより、第１の体積を縮小する。本方法はさらに、第１の領域において、１つ以上の三次インダクタコイルを含む１つ以上の三次回路の位置調整を行う工程を含む。

【0158】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブのサンプルコイルの体積を縮小する方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルおよびコンデンサを備えた一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積から第１の距離だけ離れている、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合される。１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割して、第１の体積の外側の１つ以上の二次回路および１つ以上の二次インダクタコイルの一方または両方の位置調整を行うことにより、第１の体積を縮小する。

【0159】

【0160】

【0161】

【0162】

【0163】

本発明の別の実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に第１の距離を隔てて配された、１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦ不均一性を最小限に抑える。

【0164】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に第１の距離を隔てて配された、１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続される。１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦ不均一性を最小限に抑える。本方法はさらに、１つ以上の二次インダクタコイルの少なくとも１つを１つ以上の共鳴器に結合させ、１つ以上の共鳴器が一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する工程を含む。

【0165】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に第１の距離だけ離れて配された、１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦ不均一性を最小限に抑える。本方法はさらに、並列するインダクタおよびコンデンサを含む共鳴器の調整を含む。共鳴器は高周波ブロックとして働き、高周波ブロックは一次インダクタコイルの共鳴周波数と重ならない。

【0166】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に第１の距離だけ離れて配された、１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦ不均一性を最小限に抑える。第１の距離は下限約１０^−４ｍないし上限約１０^−２ｍである。

【0167】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号のＲＦの不均一性を最小限に抑える方法は、ＮＭＲプローブの第１の体積内の、一次共鳴モードで共鳴する一次インダクタコイルを含む一次回路の位置調整を行う工程と、第１の体積の外側に第１の距離だけ離れて配された、１つ以上の誘導結合ループに誘導結合された１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路の位置調整を行う工程とを含む。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続され、１つ以上の誘導結合ループの位置調整を行うことにより、一次共鳴モードのＲＦ不均一性を最小限に抑える。本方法はさらに、第１の体積を下限約１０^−９ｍ^３ないし上限約１０^−３ｍ^３の間で調整することを含む。

【0168】

本発明の一実施例において、核磁気共鳴プローブは、第１の領域に配置された、一次共鳴モードを有する一次インダクタコイルを含む一次回路と、第１の領域から下限約１０^−４ｍ〜上限約１０^−２ｍ離れた第２の領域に配設された、１つ以上の二次インダクタコイルを含む１つ以上の二次回路とを備える。１つ以上の二次インダクタコイルは一次インダクタコイルに電気接続される。１つ以上のインダクタコイルの少なくとも１つは１つ以上の共鳴器に結合され、１つ以上の共鳴器は一次共鳴モードを少なくとも２つのモードに分割する。第２の領域に配設された１つ以上の誘導結合ループは１つ以上の二次インダクタコイルに誘導結合されることにより、少なくとも２つのモードが検出される。

【0169】

上述の構想は、液体状および固体状のサンプルＮＭＲプローブのどちらの構成においても利用可能である。また、電子スピン共鳴、磁気共鳴断層撮影、油井検層を含む地質学的研究、および磁気共鳴断層撮影医療機器で使用される磁気共鳴回路に応用することも可能である。本発明の教示に応じてこれらの磁気共鳴の用途をどのように変更するかは、当業者であれば理解の及ぶところであろう。

【0170】

システム、方法および装置は説明の例として示したものであり、また、いくつかの例についてきわめて詳細に述べてきたが、出願人の発明を限定するものではなく、あるいは本願特許請求の範囲を何らかの形でこれらの記載に限定するものではない。当然のことながら、本明細書に示すシステム、方法および装置の詳細な説明を目的として、構成要素または方法の考え得るすべての組み合わせについて述べることは不可能である。また、当業者であれば、容易に他の利点および改良例を考え付くであろう。よって、本発明は、そのより広い態様において、特定の詳細な説明、典型的なシステム、方法または装置、および図示および説明した実例に限定するものではない。したがって、出願人の一般的な発明の概念の意図または範囲から逸脱することなく、詳細な説明を展開することもできよう。このように、本願は、本願特許請求の範囲内で、代替形態、変更形態および変形形態を包含することを意図している。また、上記記載は本発明の範囲を限定するものでなく、むしろ、発明の範囲は、本願特許請求の範囲およびそれに相当するものによって特定される。任意の複同調回路において、モードの数は少なくともインダクタと同じ数だけ設けられる。

【図1A】